660MW锅炉燃烧优化调整试验研究

660MW锅炉燃烧优化调整试验研究苏建宁;解尧;马国伟;马升【摘要】Aiming at the problems of the boiler slagging,combustible high combustible contents of fly ash and slag,and low efficiency after the No.1 boiler burner improved,based on the deep analysis of boiler slagging causes,makes regulation test on boiler combustion optimization. By the measures of reducing primary air pressure and fineness of pulverized coal,controls effectively the boiler internal slagging,the combustible contents of fly ash and slag reduced from 10.37% to 2.99% and 4.75% to 0.91%. The result shows that:the optimization regulation test has obvious effect, can control averagely fineness of pulverized coal and primary air velocity within the acceptable range,improves obviously boiler efficiency,prevents effectively the boiler slagging, improves the security and economy of boiler operation.%针对某电厂1号锅炉燃烧器改造后锅炉结焦、飞灰及炉渣可燃物含量高、锅炉效率低等问题,在对锅炉结焦原因深入分析的基础上,进行了燃烧优化调整试验.通过采取降低一次风压、降低煤粉细度等措施,炉内结焦得到了有效控制,飞灰、炉渣可燃物含量从10.37%、4.75%降低至2.99%、0.91%.结果表明:优化调整试验效果明显,煤粉细度、一次风速均可控在合适范围之内,锅炉效率显著提高,有效防止了炉内结焦现象的发生,提高了锅炉运行的安全性和经济性.【期刊名称】《宁夏电力》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P61-65)【关键词】660MW发电机组;锅炉;燃烧优化;调整试验【作者】苏建宁;解尧;马国伟;马升【作者单位】华电宁夏灵武发电有限公司, 宁夏银川 750045;华电宁夏灵武发电有限公司, 宁夏银川 750045;国电科学技术研究院, 宁夏银川 750011;国电科学技术研究院, 宁夏银川 750011【正文语种】中文【中图分类】TM227.1（1.华电宁夏灵武发电有限公司，宁夏银川750045；2.国电科学技术研究院，宁夏银川750011）某电厂1号锅炉型号为SG2093/17.5-M917，系亚临界压力中间一次再热控制循环汽包炉。

每台炉配2台容克式三分仓回转空预器，锅炉采用中速磨煤机直吹制粉系统，配5台ZGM-95G型中速磨煤机，单炉膛四角切圆燃烧方式，摆动燃烧器调节再热汽温，喷水减温调节过热汽温。

烟风系统配有2台动叶可调轴流式送风机和2台静叶可调轴流式引风机，采用平衡通风方式。

锅炉主要设计参数如表1所示。

在锅炉B级检修且对燃烧器进行技术改造之后，炉内燃烧器区域结焦现象比较严重，且飞灰、炉渣含碳量高，锅炉运行效率偏低，远低于设计值，这些问题的存在对机组安全和经济运行带来十分不利的影响。

针对电厂目前存在的问题，电厂与电科院组成了锅炉优化燃烧调整小组，从制粉系统、磨组运行方式、锅炉燃烧方式等方面进行了专门试验，提出了解决相关问题的建议和措施。

通过整个优化调整试验，困扰电厂运行的各个问题均已得到解决，锅炉的结焦问题得到较大的改善，机组运行的安全性和经济性［1］显著提高。

1.1 锅炉结焦在煤粉锅炉的燃烧过程中，结焦是由软化或熔融的灰颗粒碰撞在水冷壁和主要的辐射受热面上生成的熔渣，它的表面往往堆积较坚硬的灰渣烧结层。

在锅炉设计时，准确判别煤种的结焦性能，以便将炉膛尺寸、受热面布置，以及吹灰系统的选择和布置等问题解决的比较合理，这对确保机组的安全、经济运行是至关重要的。

锅炉结焦应该从以下几个方面入手，予以解决。

（1）煤种。

煤种的灰熔点是锅炉结焦的关键因素，灰熔点与煤灰的化学成分、周围的介质氛围及灰分的浓度相关。

灰熔点越低，锅炉的水冷壁越容易结焦，目前该厂燃用煤种较为复杂，部分煤种的灰熔点较低，使得煤粉在熔化状态下沉积在水冷壁上，因此，要保证当前燃用煤种尽量接近或者高于设计煤种的灰熔点。

（2）煤粉细度。

煤粉粗，火炬拖长，煤粉颗粒因为惯性作用会直接冲刷水冷壁。

另外，大颗粒的煤粉燃烧所需要的温度比烟温高许多，熔化比例高，冲刷水冷壁后容易粘连在水冷壁上形成焦块。

而该厂各磨煤机组普遍存在煤粉较粗的问题，因此，要尽量控制煤粉细度在设计值附近，以解决炉内存在的结焦、飞灰含碳量高的问题。

（3）一次风速。

提高一次风速可推迟煤粉着火，可以使着火点距离燃烧器较远，火焰高温区也相应推移到炉膛中心，这样可以避免燃烧器喷口周围结焦；另外，提高一次风速还可以增加一次风射流的刚性，减少由于射流两侧静压作用而产生的偏转，避免一次风气流直接冲刷水冷壁而产生结焦。

目前运行人员为了防止粉管堵塞、磨煤机出力受限等问题，习惯于在较高的一次风速下运行。

因此，要通过本次试验，降低一次风速，确保锅炉安全、可靠、经济运行。

1.2 飞灰、炉渣可燃物含量高锅炉飞灰、炉渣可燃物的大小，是反映锅炉燃烧完全程度的重要指标，而锅炉的机械不完全燃烧热损失是由飞灰中未完全燃烧的碳和灰渣中未完全燃烧的碳两部分组成的，所以降低飞灰、炉渣含碳量对于降低锅炉机械不完全燃烧热损失是直接和明显的，从而对提高锅炉效率、降低煤耗有着非常重要的意义。

锅炉飞灰、炉渣可燃物含量高的主要原因有：（1）燃料的性质。

燃料性质中挥发分的含量对于煤粉燃烧的影响最为重要，当燃用挥发分较高的煤种时，容易着火，燃烧也较完全；相反，在相同条件下，挥发分低的煤种难燃烬，燃烧损失较大。

（2）煤粉细度及煤粉的均匀性。

煤粉越细，单位质量的煤粉表面积越大，加热升温、挥发分的析出着火及燃烧反应速度越快，因此煤粉着火越迅速，燃烧所需要的时间越短，燃烧越充分，飞灰、炉渣中的可燃物含量越低［2］。

综上所述，根据目前该厂的实际情况，要从燃料、煤粉细度及煤粉均匀性入手，降低飞灰、炉渣中的可燃物含量，以保证锅炉运行的经济性。

1.3 锅炉效率低根据锅炉热平衡理论［3］，按照文献［4］中的规定，利用反平衡方法计算锅炉效率的公式为：η=100-q2-q3-q4-q5-q6。

式中：η—锅炉效率，%；q2—排烟热损失，%；q3—化学不完全燃烧热损失，%；q4—机械不完全燃烧热损失，%；q5—散热损失，%；q6—灰渣物理热损失，%。

影响锅炉效率的因素有：q2、q3、q4、q5、q6。

其中，q5主要与锅炉散热表面积的大小、水冷壁的敷设情况、管道的保温以及周围环境有关；q6主要指灰渣带走的物理热损失和冷却热损失，决定于燃料的灰分、燃料的发热量和排渣方式等，这两项损失在锅炉机组的实际运行中不能控制调整。

通过预备性试验结果，1号炉目前锅炉效率低主要原因是飞灰、大渣可燃物含量高，导致q4机械不完全燃烧热损失高，因此有效地减少q4，是提高1号锅炉效率的关键。

2.1 试验内容针对目前电厂存在的问题，制定如下锅炉燃烧优化试验内容：（1）摸底试验；（2）制粉系统调整试验（一次风调平及煤粉细度调整）；（3）锅炉配风试验；（4）锅炉总风量试验；（5）燃烧调整后的热效率试验。

2.2 试验方法在机组负荷为660 MW时，先对锅炉进行预备性试验，确定目前锅炉的运行状态，确认仪器仪表的可靠性、准确性。

同时对空预器出口氧量进行标定并选出代表点。

然后对锅炉制粉系统、总风量、磨煤机组合运行方式、二次小风门挡板开度对锅炉热效率的影响进行试验。

试验期间，原煤在每台给煤机入口的落煤管处进行轮流取样，采样间隔30 min，采样持续2 h，所采煤样一式两份及时放入密封容器。

飞灰直接从空气预热器出口的水平烟道内取样，炉渣在捞渣机出口处取样，试验期间连续取样，每30 min取样1次，采样持续2h，对取得样品进行破碎、缩分。

在空气预热器出口烟道上按等截面网格法的原则划分测点，逐孔逐点进行氧量场和温度场标定，根据标定结果采用多代表点法选取采样点。

烟气样品经不锈钢管引出至烟道外后进行烟气的O2，CO、CO2、NO成分分析。

空气预热器烟气出口测点安装T型铠装热电偶，温度信号由FLUKE温度计直接读取，每15 min记录1次，试验结束后求取平均值［5］。

3.1 一次风风速测量及调整试验对于单台磨煤机各出口粉管，尽管在冷态时已进行过一次风调平试验，但在正常运行时，由于煤粉的混入改变了各粉管的阻力特性，又会造成新的阻力不平衡，因此需要进行热态下的阻力调平试验。

热态下的阻力调平试验只能通过调整煤粉管道上的缩孔以达到风速调平，利用中、高温热式风速仪对每一台磨煤机出口的一次风管风速进行测量，并换算至燃烧器喷口的一次风速，以了解一次风的实际状态，并为下一步调整提供依据。

调整结果如表2所示。

通过一次风速调整，5台磨煤机出口各粉管的一次风风速偏差得到大幅改善，提高了煤粉速度场的均匀性，很大程度改善了炉内空气动力场，为解决炉内结焦问题奠定了良好的基础。

调整之后一次风速仍高于设计值，这是因为运行煤种偏离设计煤种以及一次风压偏高导致的。

3.2 煤粉细度调整试验煤粉细度是锅炉运行中非常重要的一个控制参数，它不仅影响炉内燃烧状况、锅炉飞灰及大渣可燃物含量，而且影响制粉系统的电耗。

目前，煤粉细度多是参照挥发分经验公式计算值控制［6］。

按此控制煤粉细度能够有效地控制锅炉飞灰可燃物含量，将锅炉机械不完全燃烧损失控制在合理的范围内。

本次试验通过调整磨煤机出口分离器挡板开度来调整煤粉细度，同时在各一次风粉管道上取煤粉样分析其细度，经过反复调整得到的结果见表3。

通过本次调整，使得各台磨煤机煤粉细度偏粗的程度大大改善，从远远超过设计值（18%～ 20%）到接近设计值的下限，整个制粉系统运行稳定，没有堵煤现象发生，磨煤机单耗明显下降，调整效果良好。

3.3 锅炉配风试验不同配风方式即我们常说的“均等配风”、“正塔形配风”（上小下大）和“倒塔形配风”（上大下小）、“束腰配风”4种配风方式。